在不使用结构的情况下冒泡某种条件？

Posted 2023-02-16

【中文标题】在不使用结构的情况下冒泡某种条件？

【英文标题】：Bubbling up some sort of condition without using a structure?

【发布时间】：2019-02-21 07:28:02

【问题描述】：

有一场比赛。玩家由整数标识，并以与他们相邻的整数的锦标赛风格进行比赛。所以，1 播放 2，3 播放 4，5 播放 6，7 播放 8。然后，1/2 播放 3/4，5/6 播放 7/8，然后 1/2/3/4 播放 5/6/ 7/8。

示例输入：

8 5
1 2 3 4 5

第一行 = 第一个数字是锦标赛中的玩家数量（总是一些 2^N 的数字），第二个数字是在锦标赛开始前退出的玩家数量

第二行=退出玩家的ID

如果玩家自动进入下一轮，因为他们本来要玩的人退出（称之为 BYE），增加计数。最后输出计数。

所以样本输入的输出将是 2（6 在第一轮自动晋级，因为 6 应该与 5 退出，最终在倒数第二轮，6/7/8 自动晋级） .

我正在考虑要么将所有内容都保存在树中（但这不会真的很有效吗？），或者只是在你去的时候进行解析，然后冒泡 BYE。第二种解决方案的问题是我不知道如何考虑/存储关系，即谁将扮演谁，以及在实施中你如何在没有结构的情况下冒泡。

【问题讨论】：

这里的任务是什么，创建整棵树还是只数再见？

计数再见。我只想打印正确的输出。

必须在不使用数据结构存储数据的情况下解决任务？

不，可以使用结构体。

N 可以有多大？

【参考方案1】：

您可以使用一个简单的数组（大小为 2^N）。将您的参与者编码为 0 代表缺席，1 代表出席，并模拟比赛。在索引2*k 的每一轮中，玩家将与索引2*k + 1 对战，“获胜者”被移动到索引k。再见条件是 XOR，“赢家”是 OR。在伪代码中，

    while player_count > 1
        for k in range (player_count / 2)
            byes += arr[2*k] ^ arr[2*k + 1]
            arr[k] = arr[2*k] | arr[2*k + 1]
        player_count /= 2

空间和时间都与玩家数量呈线性关系。

【讨论】：

@J.Doe 零和一，根据玩家的存在。

【参考方案2】：

没有结构就不能存储任何东西，但是某些时间结构可以是隐式的，例如在递归的情况下，我们有没有明确声明的堆栈。

递归解法示例：

public class App 
    public static void main(String[] args) 
        // I use 0 based indexing here
        Set<Integer> absent = new HashSet<>(Arrays.asList(0, 1, 2, 3, 4));

        int count = rec(absent, 8, 0);
        System.out.println("count = " + count);
    

    private static int rec(Set<Integer> absent, int currentGroupSize, int start) 
        if (currentGroupSize == 1) 
            return absent.contains(start) ? -1 : 0;
        

        int r1 = rec(absent, currentGroupSize / 2, start);
        int r2 = rec(absent, currentGroupSize / 2, start + currentGroupSize / 2);
        if (r1 == -1) 
            if (r2 == -1) 
                return -1;
             else 
                return r2 + 1;
            
         else 
            if (r2 == -1) 
                return r1 + 1;
             else 
                return r1 + r2;
            
        
    

【讨论】：

我添加了示例。

【参考方案3】：

这是时间O(R log R) 和空间O(R) 的解决方案，其中R 是退役（退出）球员的数量。如果退役球员的 ID 是按升序排列的，那么您的最后一个见解是正确的：您可以读取 ID 并将它们冒泡到O(R) 时间和O(1) 内存中。当N 远大于R（例如数十亿）时，这会有所帮助，因为这排除了存储任何大小为N 的数组。

从概念上讲，退役球员 ID 是树上的叶子。这是N = 8 的树。我从所有 ID 中减去 1，因为这被证明是一个黑客问题，黑客喜欢从 0 开始计数。:-)

           0-7
        /       \
     0-3         4-7
   /     \     /     \
 0-1    2-3   4-5    6-7
 / \    / \   / \    / \
0   1  2   3 4   5  6   7

我们的想法是查看输入中的紧凑范围并计算出它们产生了多少字节。例如，范围 [0-3] 产生一个轮空：左括号（子树）中没有比赛，从 [4-7] 范围进入决赛的人将在决赛中轮空。范围 [4-7] 也是如此。基本上，如果一个范围覆盖一棵完整的子树，那就是再见。请注意，我们寻找最大的完整子树，例如[0-3] 而不是 [0-1] + [2-3] 分开。

[0-4] 呢？我们需要将范围分成 [0-3] 和 [4-4]。然后 [4-4] 是第二个子树（只有一个节点的普通子树），这意味着玩家 5 也将获得再见。所以 [0-4] 算作两个字节。我们通过计算数字 5（范围的大小）中的位来确定这一点。由于 5 = 101₂，我们得到答案 2。这是 bit hack 部分，我将略过，但如果需要可以扩展。

最后一个要考虑的问题是限制范围大小。设N=1024 并考虑范围[4-100]。从 4 开始，子树在 7 处填满，此时我们应该处理范围 [4-7]（并得到 1 bye），然后从 8 继续（该子树将依次在 15 处填充，依此类推）。计算右端也涉及到一些技巧。考虑起点 40=101000₂。子树的大小由最低有效位给出，即 1000₂=8，所以我们应该在范围 [40-47] 之后中断。同样，我将掩盖细节，但如果需要可以扩展。

C 代码很短（很抱歉没有写 Java，已经有一段时间了）。为简洁起见，它使用 GCC 的 built-in popcount function 来计算位数，但有 many other methods 可用。同样，限制范围大小涉及finding the rightmost set bit。

#include <stdio.h>

void startRange(unsigned p, unsigned* start, unsigned* end, unsigned* limit) 
  *start = *end = p;
  *limit = p + (p & -p) - 1;
  printf("started range %u limit %u\n", p, *limit);


int processRange(unsigned start, unsigned end) 
  printf("processing range [%u,%u]\n", start, end);
  return __builtin_popcount(end - start + 1);


int main() 
  unsigned n, r, p, result;
  unsigned start, end, limit;

  /* read from standard input */
  scanf("%d%d%d", &n, &r, &p);
  startRange(p - 1, &start, &end, &limit);
  result = 0;

  while (--r)  /* read r-1 more numbers */
    scanf("%d", &p);
    p--;

    if (p == end + 1 && p <= limit) 
      /* continue while we have consecutive numbers, but not past the limit */
      end++;
     else 
      /* close the previous range and start a new one at p */
      result += processRange(start, end);
      startRange(p, &start, &end, &limit);
    
  

  /* close any outstanding range we have */
  result += processRange(start, end);
  printf("%d\n", result);

  return 0;